玻化微珠保温砂浆的制备方法及影响因素研究

陈雪梅，刘元正，钟华，李涛

（潍坊德霖建材科技有限公司，山东 潍坊　262499）

玻化微珠保温砂浆的制备方法及影响因素研究

陈雪梅，刘元正，钟华，李涛

（潍坊德霖建材科技有限公司，山东 潍坊262499）

利用低密度的玻化微珠制备保温砂浆，探讨了其制备方法以及原材料对砂浆性能的影响。试验结果表明：保温砂浆的堆积密度与干密度决定了砂浆中玻化微珠与粉料的比例，而搅拌过程中玻化微珠的破碎率与用水量相关；引气剂的加入可进一步降低砂浆的干密度；可再分散乳胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木质素纤维的加入会影响砂浆的干密度和抗压强度，但能够提高砂浆的工作性、粘结强度以及抗裂性。

玻化微珠；保温砂浆；抗压强度；干密度；粘结强度

随着生产力的飞速发展和各国工业化进程的不断加快，能源消耗量越来越高，世界能源需求量以每年2%的比率增长，而这些能源大约有30%消耗在建筑物上［1-2］。在我国，建筑能耗连同围护结构材料生产能耗已占到全国能源消耗总量的27.6%，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到33%以上。需要注意的是，伴随着我国城市化建设的推进，建筑能耗在社会商品能源总消费量中所占的比例还将持续增加，对国民经济发展和人民的正常工作生活的影响日益突出。因此，推进现有建筑节能改造和节能建筑建设是提高全社会能源使用效率的重要手段。

节约能源己成为全社会的一项共识，尤其是建筑能耗愈来愈受到大家的关注，各地也纷纷出台政策，强制执行节能建筑标准。在建筑节能的实施过程中，已经有大量的围护结构保温系统及新型保温材料在建筑上得到了应用。而原来最传统的无机保温砂浆最近重新受到了大家的关注，原因是现代砂浆外加剂行业的发展，提升了传统产品的质量，解决了过去产品的一些瓶颈问题，使无机保温砂浆再次发挥出新的活力。玻化微珠保温砂浆自问世以来，因其良好的施工性能和突出的耐久性能受到市场的广泛接受与好评。具体的工程应用实例也证明了玻化微珠保温砂浆外墙保温系统综合性能较为优越。在夏热冬冷地区，该系统的优势显得尤为突出。本文讨论了低密度玻化微珠制备保温砂浆的方法，并分析了原材料对其性能的影响。

1　试验

1.1原材料

水泥：P·O42.5水泥，山东鲁中水泥有限公司生产；玻化微珠：堆积密度60～80 kg/m3，粒径0.5～3 mm，河南信阳产；纤维：短切聚丙烯（PP）纤维与木质素纤维；可再分散乳胶粉、纤维素醚，北京金鼎汉克科技发展有限公司生产；引气剂：十二烷基硫酸钠。

1.2性能测试方法

玻化微珠保温砂浆性能参照GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》进行测试。

湿表观密度按照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行测试。

抗压强度：采用尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的模成型，标准养护3 d后拆模，继续养护至28 d，在105℃烘箱中烘至恒重后进行抗压强度测试。标准养护条件为：温度（23± 2）℃、湿度（50±10）%。

粘结强度：采用尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的成型框在标准砂浆块上成型试块，待一定时间后，轻轻取掉成型框，并在其表面覆盖聚苯板，放入标准养护箱中养护，27 d后用环氧树脂AB胶粘结拉拔头，继续养护1 d后测试粘结强度。

2　试验结果与分析

2.1玻化微珠保温砂浆的制备

Ⅰ型保温砂浆的要求为：堆积密度不大于250 kg/m3，干密度不大于300 kg/m3，配料时砂浆原料的总用量应小于300 kg/m3，考虑到有一部分的水参与反应，砂浆用量取280 kg/m3，结合砂浆的堆积密度与成本，玻化微珠用量取80 kg/m3，则粉料的用量为200 kg/m3，纤维素醚、可再分散乳胶粉、PP纤维、木质素纤维用量分别为砂浆的0.4%、2%、0.3%、0.3%。玻化微珠保温砂浆的基本配比见表1。

表1　玻化微珠保温砂浆的基本配比　kg/m3

2.2水料比对玻化微珠保温砂浆表观密度的影响

玻化微珠为不规则颗粒，内部呈絮状微孔结构，表面为白雾色，其质轻、吸水率大、在搅拌过程中易破碎。图1为水料比对保温砂浆湿/干表观密度的影响。

从图1可以看出，砂浆湿表观密度随着水料比的增大先减小后增大，而干表观密度随着水料比的增大而减小。可见随着水料比的增大，玻化微珠的破碎率降低，砂浆的湿/干表观密度也相应降低；当水料比从1.46继续增加至1.58，砂浆的湿表观密度增大，表明玻化微珠的破碎率已趋于稳定，用水量的增加导致砂浆的湿表观密度增大；砂浆干表观密度的降低幅度随着水料比的增加而减缓，也说明了此点。

图1　水料比对玻化微珠保温砂浆表观密度的影响

当原材料配比保持一定时，砂浆的用水量与其表观密度息息相关，而玻化微珠的用量直接决定用水量，因此，图1中的水料比1.18、1.32、1.46、1.58可以转化为用水量与玻化微珠用量的比值（W/B）4.2、4.7、5.2、5.6，在配合比设计中可以根据W/B与玻化微珠的量确定用水量。

2.3引气剂对玻化微珠保温砂浆干密度的影响

保温砂浆按干密度可分为Ⅰ型、Ⅱ型，其中Ⅱ型很容易达到，而要达到Ⅰ型要求的最有效最直接的方法就是掺入适量的引气剂。

由2.2可知，为了进一步降低保温砂浆的表观密度，需增加玻化微珠的用量，保持W/B不变，则其用水量将进一步增加。用水量过大砂浆易出现静置泌水，给施工带来不便。控制水料比为1.2，则用水量为336kg/m3，玻化微珠用量为65kg/m3，由于玻化微珠的堆积密度为60～80kg/m3，比砂浆的堆积密度要小，因此制备1m3保温砂浆至少需要1m3的玻化微珠，故玻化微珠取70kg/m3，加入引气剂，其对保温砂浆干密度的影响见图2。

图2　引气剂掺量对保温砂浆干密度的影响

由图2可知，引气剂的加入显著降低了保温砂浆的干密度，当其掺量达到一定值时，砂浆的干密度小于300 kg/m3，符合GB/T 20473—2006规定的Ⅰ型砂浆要求。但掺入引气剂后，砂浆干密度降低，孔隙率增加，抗压强度、粘结强度降低且耐久性下降。

2.4可再分散乳胶粉对玻化微珠保温砂浆性能的影响

保温砂浆加水搅拌时，可再分散乳胶粉能够充分地分散和成膜，进而影响砂浆的性能。可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆性能的影响见图3、图4。

图3　可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆湿/干密度的影响

图4　可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆强度的影响

从图3、图4可以看出，随着可再分散乳胶粉掺量的增加，保温砂浆的湿/干密度增大，抗压强度先提高后降低，粘结强度增大。可再分散乳胶粉具有保水增稠的作用，使得保温砂浆引气量降低，从而导致湿/干密度增大。保温砂浆的抗压强度与其干密度直接相关，随干密度增加而增大，但可再分散乳胶粉形成的聚合物膜降低了保温砂浆的刚性，从而使抗压强度降低［3-4］。因此，在干密度增加较大时表现为抗压强度提高，而干密度变化较小时，乳胶粉的影响占主导表现为抗压强度降低。此外，可再分散乳胶粉形成的聚合物膜增强了保温砂浆的内聚力和团聚性，使粘结强度增大。

2.5纤维素醚对玻化微珠保温砂浆性能的影响

（见图5、图6）

图5　纤维素醚掺量对保温砂浆湿/干密度的影响

图6　纤维素醚掺量对保温砂浆抗压强度的影响

从图5、图6可以看出，在未掺入纤维素醚时，保温砂浆制备过程中出现泌水、沉降，制备的砂浆黏聚性较差、不易施工。随着纤维素醚掺量的增加，保温砂浆的工作性提高，湿/干密度先降低后增大。这是因为纤维素醚是一种保水增稠材料，在机械搅拌下还具有一定的引气作用。当纤维素醚掺量为0.6%，可能由于引气量过大，出现了轻微的塌模现象，导致湿/干密度增大。因此，在实际工程配方中应充分考虑纤维素醚的掺量，以满足施工性为前提。

2.6纤维对玻化微珠保温砂浆性能的影响

掺入PP纤维能提高砂浆的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性，起到很好的微配筋作用；木质素纤维具有强烈的增强增稠效果，掺入砂浆中能够提高其抗裂性和降低收缩的功能［5］。试验分别对比了未掺纤维（空白样）、单掺0.3%PP纤维、单掺0.3%木质素纤维以及两者复掺对保温砂浆性能的影响，结果见表2。

表2　纤维对保温砂浆性能的影响

由表2可知：单掺0.3%PP纤维与空白样相比，砂浆干密度、抗压强度、粘结强度分别降低了9.7%、27.4%、25.0%；单掺0.3%木质素纤维与空白样相比，砂浆干密度、抗压强度、粘结强度分别提高了1.8%、27.4%、37.5%；两者复掺具有很好的互补作用。

3　结论

（1）玻化微珠保温砂浆原材料的基本配比原则：首先通过砂浆的堆积密度与干密度确定玻化微珠与粉料的用量，其次试验确定用水量与玻化微珠的比值，再者优化玻化微珠用量或适当加入引气剂调节砂浆的表观密度。

（2）掺入可再分散乳胶粉、纤维素醚均能有效地提高保温砂浆的工作性能，提高其粘结强度；聚丙烯纤维与木质素纤维二者复掺使用可增强砂浆的韧性，降低开裂的风险，但这些外加剂的加入对砂浆的干密度及抗压强度有一定的影响，掺量需通过试验确定。

（3）玻化微珠保温砂浆的制备原理简单，若不加入引气剂制备出性能优异且干密度小于300 kg/m3的保温砂浆具有一定的难度。因此，玻化微珠保温砂浆可作为一种辅助保温材料使用，可适当放宽其干密度的限制。

［1］倪虹，牟磊.借鉴国外经验促进建筑节能［J］.节能，2002（5）：27-29.

［2］曾亮.玻化微珠保温砂浆的性能优化与研究［D］.南昌：南昌大学，2008.

［3］邵滨，韩文祥.玻化微珠无机保温砂浆的研制及在外墙外保温系统中应用［J］.建筑节能，2012，40（8）：39-41

［4］徐迅，李英丁，张铬.外加剂对玻化微珠保温砂浆性能的影响［J］.新型建筑材料，2008（12）：60-63.

［5］王栋民，张琳.干混砂浆原理与配方指南［M］.北京：化学工业出版社，2010.

Preparation and influence of vitrified microsphere insulation mortar

CHEN Xuemei，LIU Yuanzheng，ZHONG Hua，LI Tao
（Weifang Deli Building Materials of Science and Technology Company Limited，Weifang 262499，Shandong，China）

Vitrified microsphere with low density was used to prepare insulation mortar.The preparation method and effect of raw materials on the performance of insulation mortar was studied.The results indicated that the proportion of vitrified microsphere with powder was depended on the pack density and dry density of insulation mortar，the broken rate of vitrified microsphere is related with water content，the air entraining agent can further reduce the dry density of mortar，the redispersible powder，cellulose ether，polypropylene fiber and lignin fiber have an influence on the dry density and compressive strength of mortar but the workability，adhesive strength and crack resistance of mortar would be improved.

vitrified microsphere，insulation mortar，compressive strength，dry density，adhesive strength

TU55+1

A

1001-702X（2015）11-0062-03

2015-03-23；

2015-10-22

陈雪梅，女，1987年生，四川遂宁人，硕士，主要从事先进建筑材料研究。